相变存储单元控制装置及增加相变存储单元可靠度的方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种相变存储单元控制技术，以令彼此间具有工艺误差的多个相变存储单元在设定模式下具有相同的电阻值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及相变存储单元(phase change storage element)的控制装置与增 加相变存储单元的可靠度的方法。
技术介绍
相变存储单元常用来作为存储器，称为相变存储器(Phase Change Memory, PCM)。通过改变输入相变存储单元的一写入电流的大小、与调整 该写入电流的 一 导通区间，相变存储单元会在晶态(crystalline)与非晶态 (amorphous)之间切换。在高写入电流、短导通区间的状态下，相变存储单元 为非晶态，具有高阻值。此时，相变存储单元处于一重置模式(reset)，所记 录的数据为位T。在低写入电流、长导通区间的状态下，相变存储单元为晶 态状态，具有低阻值。此时，相变存储单元处于一设定模式(set),所记录的 数据为位'O'。为了增大存储器容量，现今存储器通常包括多个存储器组(memory banks)。在制造过程中，由于所述存储器组分布在一晶片板的不同区块，彼 此的电子特性会因为工艺误差而有些微差异。在相变存储器中，上述工艺误 差将导致不同存储器组内的相变存储单元在设定模式下具有不一致的电阻 值。举例说明，假设一相变存储单元在设定模式时的一理想设定模式电阻值 为IOK欧姆。在理想状态下，将一写入电流写入该相变存储单元的一理想导 通区间后，该相变存储单元的电阻值理应为10K欧姆(等于该理想设定模式 电阻值)。然而，在实际状况下(存在工艺误差)，某些存储器组内的相变存储 单元会较不易转换至设定模式。在此状况下，即使在上述理想导通区间内持 续将该写入电流写入其中，该相变存储单元的电阻值仍将高于该理想设定模 式电阻值(10K欧姆)，例如15K欧姆。在另一种状况下，某些存储器组内的 相变存储单元会较易转换至设定模式。此时，在上述理想导通区间中持续将 该写入电流写入其中将令相变存储单元的电阻值低于该理想设定模式电阻值，例如8K欧姆。很明显地，我们需要发展一种技术，得以针对不同存储器组内的相变存 储单元作控制，使其在设定模式时的电阻值皆为该理想设定模式电阻值，以 确保存储器的可靠度。
技术实现思路
本专利技术提供一种相变存储单元控制装置，其中包括一电流源、 一参考用 相变存储单元、 一基准电阻、 一导通区间控制器、以及一第二切换器。该电 流源负责提供一写入电流。该参考用相变存储单元的工艺与 一相变存储单元 近似。该基准电阻的电阻值为该参考用相变存储单元的 一理想设定模式电阻 值。该导通区间控制器包括一第一切换器。根据该第一切换器所耦接的电阻， 该导通区间控制器将控制该写入电流的一导通区间，以令该导通区间随着该 第一切换器所耦接的电阻的电阻值变大而增长、变小而缩短。该第二切换器 负责耦接该写入电流至该参考用相变存储单元、或该相变存储单元。在一第 一操作模式时，该第一切换器耦接该基准电阻，并且该第二切换器耦接该写 入电流至该参考用相变存储单元。在一第二操作模式时，该第一切换器耦接 该参考用相变存储单元，并且该第二切换器耦接该写入电流至该相变存储单 元。其中，在该第一操作模式下，该导通区间控制器将令上述导通区间等于 对应该理想设定模式电阻值与该写入电流的 一理想导通区间。本专利技术还提供一种增加相变存储单元可靠度的方法。此方法提供一参考 用相变存储单元、 一基准电阻、以及一导通区间控制器。该参考用相变存储 单元的工艺近似一相变存储单元。该基准电阻的电阻值为该参考用相变存储 单元的一理想设定模式电阻值。该导通区间控制器包括一第一切换器。该导 通区间控制器将令一写入电流的一导通区间随着该第一切换器所耦接的电 阻的电阻值上升而变长、下降而缩短。此外，该导通区间控制器将令上述导 通区间于该第一切换器耦接该基准电阻时等于对应该理想设定模式电阻值 与该写入电流的一理想导通区间。此方法首先将令该第一切换器耦接该基准 电阻、该写入电流耦接至该参考用相变存储单元，以令该参考用相变存储单 元转换为设定模式。之后，此方法将该第一切换器耦接该参考用相变存储单 元、该写入电流耦接至该相变存储单元，以令该相变存储单元转换为设g模 式。为使本专利技术的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举 出几个实施例，并结合附图作详细说明。附图说明图1为本专利技术的相变存储单元控制装置在第一模式时的电路示意图2为本专利技术的相变存储单元控制装置在第二模式时的电路示意图3为应用本专利技术的相变存储器的示意图4为本专利技术的导通区间控制器的一种实施方式；图5为本专利技术的导通区间控制器的一种实施方式；以及图6为本专利技术增加相变存储单元可靠度的方法的流程图。附图符号说明102~电流源；104-导通区间控制器；106~开关；402~振荡器；404~计数器；406 ~振荡器驱动电流产生器； 408 振荡信号；602-提供一参考用相变存储单元、 一基准电阻、以及一导通区间控制器；604 ~令该导通区间控制器的一第一切换器耦接该基准电阻，并且耦接 写入电流至该参考用相变存储单元；以及606 令该第一切换器耦接该参考用相变存储单元，并且耦接写入电流 至该相变存储单元。I-驱动电流；I广写入电流；1『反相器；Mp M2 晶体管；PCM 相变存储单元；PCMref、 PCMrefl-4 ~参考用相变存储单元；Rb 基准电阻； Vbia广偏压源；以及sw,-第一切换器。 具体实施例方式本专利技术提供一种相变存储单元控制装置，其操作模式包括一第 一操作模 式以及一第二操作模式。本专利技术的相变存储单元控制装置在该第一、与第二操作模式时的电路示意图分别如图1、 2所示。参阅图1、 2所示的实施例，一相变存储单元控制装置包括一电流源102、一参考用相变存储单元PCMref、一基准电阻Rb、 一导通区间控制器104、以及一第二切换器(未显示于图中)。 该电流源102负责提供一写入电流Is。该参考用相变存储单元PCMref的工艺与此控制装置所要控制的一相变 存储单元PCM近似；两者被转换至设定模式的难易度相当。该基准电阻Rb 的电阻值为该参考用相变存储单元PCMref的一理想设定模式电阻值。该导通 区间控制器104包括一第一切换器(未显示在图中)。根据该第一切换器所耦 接的电阻，该导通区间控制器104控制该写入电流Is的一导通区间，以令该 导通区间随着该第一切换器所耦接的电阻的电阻值增加而变长、降低而变 短。在图1、 2所示的实施方式中，该导通区间控制器104通过控制一开关 106的导通状态控制该写入电流Is的导通区间。上述第二切换器(未显示于图中)负责耦接该写入电流Is至该参考用相变存储单元PCMref或该相变存储单元PCM。参考图1,在该第一操作模式时，该第一切换器耦接该基准电阻Rb，并且该第二切换器耦接该写入电流Is至该参考用相变存储单元PCMref。此时，该导通区间控制器104将令上述导通区间等于对应该理想设定模式电阻值与 该写入电流Is的一理想导通区间。在理想状态下，将该写入电流Is输入该参考用相变存储单元PCMref—理想导通区间将令其电阻值等于上述理想设定 模式电阻值。然而，在实际状况下，由于工艺误差，该参考用相变存储单元 PCMref的电阻值会偏离上述理想设定模式电阻值。完成第一操作模式后，本专利技术的相变存储单元控制器切换至第二操作模式。参考图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变存储单元控制装置，其中包括：　一电流源，提供一写入电流；　一参考用相变存储单元，其工艺与一相变存储单元近似；　一基准电阻，其电阻值为该参考用相变存储单元的一理想设定模式电阻值；　一导通区间控制器，包括一第一切换器，并且根据该第一切换器所耦接的电阻控制该写入电流的一导通区间，以令该第一切换器所耦接的电阻的电阻值越大则该导通区间越长；以及　一第二切换器，耦接该写入电流至该参考用相变存储单元或该相变存储单元；　其中，该相变存储单元控制装置的操作模式包括一第一与一第二操作模式；在该第一操作模式时，该第一切换器耦接该基准电阻，并且该第二切换器耦接该写入电流至该参考用相变存储单元；在该第二操作模式时，该第一切换器耦接该参考用相变存储单元，并且该第二切换器耦接该写入电流至该相变存储单元；　其中，在该第一操作模式下，该导通区间控制器将令上述导通区间等于对应该理想设定模式电阻值与该写入电流的一理想导通区间。

【技术特征摘要】
1. 一种相变存储单元控制装置，其中包括一电流源，提供一写入电流；一参考用相变存储单元，其工艺与一相变存储单元近似；一基准电阻，其电阻值为该参考用相变存储单元的一理想设定模式电阻值；一导通区间控制器，包括一第一切换器，并且根据该第一切换器所耦接的电阻控制该写入电流的一导通区间，以令该第一切换器所耦接的电阻的电阻值越大则该导通区间越长；以及一第二切换器，耦接该写入电流至该参考用相变存储单元或该相变存储单元；其中，该相变存储单元控制装置的操作模式包括一第一与一第二操作模式；在该第一操作模式时，该第一切换器耦接该基准电阻，并且该第二切换器耦接该写入电流至该参考用相变存储单元；在该第二操作模式时，该第一切换器耦接该参考用相变存储单元，并且该第二切换器耦接该写入电流至该相变存储单元；其中，在该第一操作模式下，该导通区间控制器将令上述导通区间等于对应该理想设定模式电阻值与该写入电流的一理想导通区间。2. 如权利要求1所述的相变存储单元控制装置，其中上述导通区间控制 器还包括一振荡器，包括串接的多个反相器，用以产生一振荡信号； 一计数器，计数该振荡信号的振荡数量以决定上述导通区间的长度；以及一振荡器驱动电流产生器，根据上述第一切换器所耦接的电阻的电阻值 产生一驱动电流驱动上述反相器，以令该第一切换器所耦接的电阻的电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：江培嘉，许世玄，林烈萩，林文斌，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[]